Laagspanningsbeveiligingen

Overweeg verschillende systemen om industriële productie te beschermen tegen spanningsdalingen (vliegwiel, statische ononderbroken voeding (UPS), dynamische spanningsvervormingscompensator, statische compensator (STATCOM), parallel geschakelde led, boost-converter, actief filter en serieversterker zonder transformatoren) .

Spanningsreductie is een van de duurste fenomenen in de branche. De gemakkelijkste manier om gevoelige processen tegen schade te beschermen, is door een UPS te installeren... Vanwege de hoge aanschaf- en onderhoudskosten worden UPS'en echter alleen geïnstalleerd in grote structurele objecten, op plaatsen waar schade veroorzaakt door problemen met de stroomvoorziening kan optreden. aanzienlijke schade aanrichten, bijvoorbeeld in ziekenhuizen, bij de productie van computers, in financiële instellingen.

Bij de beslissing om beschermingsmiddelen te installeren, dient een haalbaarheidsstudie te worden uitgevoerd om de haalbaarheid van het installeren van een UPS voor een specifiek productieproces aan te tonen.

Het probleem van het beschermen van elektromotoren met verschillende snelheden in de industriële productie tegen spanningsdalingen is nu opgelost. Door de grote verscheidenheid aan merken van dergelijke systemen is het niet eenvoudig om de optimale technische en economische oplossing voor dit probleem te vinden.

Soorten corrigerende uitrusting

Een motor-generator vliegwiel (D-G) kan kritieke productieverstoringen beschermen tegen alle spanningsdalingen in het voedingssysteem C. Wanneer een spanningsdaling optreedt, wordt de spanningsval over de belasting vertraagd door het vliegwiel. De verschillende schema's voor het aansluiten van het vliegwiel op de motorgenerator zijn vergelijkbaar met die getoond in 1.

Rijst. 1. Schema voor het gebruik van een vliegwiel om spanningsdalingen te compenseren

De hoofdcomponenten van een onafhankelijke statische UPS worden getoond in Fig. 2, waarvan de batterijen (condensatoren) alleen energie opslaan ter bescherming tegen spanningsdalingen gedurende een korte tijd. Als er een spanningsval optreedt, wordt de belasting gevoed door de batterij via een DC-naar-AC-converter.

Rijst. 2. Schema voor het gebruik van een UPS om spanningsdalingen te compenseren

Compensator van dynamische spanningsvervorming tijdens de spanningsval blijft verbonden met het elektrische netwerk 1 via de transformator 2 en bepaalt het ontbrekende deel van de spanning (Fig. 3). Het voegt dit ontbrekende deel van de spanning toe via de primaire 4 en secundaire 3 wikkelingen van de autotransformator die in serie is geschakeld met de belasting 7. Afhankelijk van het doel kan de energie om de belasting 7 te voeden via de spanningsomvormer 5 tijdens de spanningsval zijn afgenomen van het netwerk of van een extra voedingsbron (voornamelijk van condensatoren c).

Overweeg twee modificaties van verschillende fabrikanten. De eerste (hierna DKIN-1 genoemd) bevat geen stroombronnen en is permanent aangesloten. Deze optie is kosteneffectief om de spanning tot 50% te verhogen. Er is een aanpassing van het DKIN-apparaat met de mogelijkheid om de spanning met 30% te verhogen. Er wordt aangenomen dat het vanaf deze aanpassing van het DKIN-apparaat (30%) raadzaam is om ze in productie te gebruiken.

Rijst. 3. Schema voor het gebruik van DKIN om spanningsdalingen te compenseren

De tweede modificatie (DKIN-2) bevat een stroombron die is ontworpen voor een zware belasting.Het apparaat van twee megawatt kan de belastingsspanning van een belasting van 4 MW met 50% of een belasting van 8 MW met 23% verhogen. In tegenstelling tot de meeste andere apparaten is de stroombron bestand tegen langdurige vallen.

Statische compensator (STATCOM) Parallel aan de belasting is een apparaat voor spanningsverliescompensatie aangesloten (afb. 4). Een STATCOM-apparaat kan spanningsvallen verminderen door de reactieve belasting op de kruising te veranderen.

Het vermogen om dips te verminderen kan worden verbeterd door een extra stroombron toe te voegen, zoals een supergeleidende magnetische stroombron. Hoewel STATCOM-compensatoren (fig. 4) in staat zijn blindvermogen V op te nemen en terug te geven, is hun gebruik om economische redenen meestal beperkt tot statische compensatie.

In de step-down-modus schakelt het STATCOM-systeem over naar de DC-bronmodus. De spanning over de condensatoraansluitingen kan constant worden gehouden.

Rijst. 4. Statische dilatatievoeg

Een parallel geschakelde synchrone motor (SM) lijkt enigszins op een STATCOM, maar bevat geen vermogenselektronica (fig. 5). Het vermogen van de synchrone motor om een ​​grote reactieve belasting te leveren, stelt een dergelijk systeem in staat om spanningsdalingen tot 60% diep binnen 6 s te compenseren. Tegelijkertijd beschermt een klein vliegwiel de belasting gedurende 100 ms tegen een volledige stroomuitval.

Rijst. 5. LED en vliegwiel parallel geschakeld: 1 — voedingssysteem; 2 — transformator; 3 — schakelen

Step-up converter Dit is een DC/DC-converter die de spanning van de DC-bus (bijvoorbeeld een motor met variabele frequentie) verhoogt tot het nominale niveau (fig. 6).

De grootste spanningsval die kan worden gecompenseerd, is afhankelijk van de nominale stroom van de boost-converter. De boost-converter begint te werken zodra een spanningsval wordt gedetecteerd op de DC-bussen van het apparaat. Naast de mogelijkheid om symmetrische spanningsdalingen tot 50% te compenseren, heeft de boost-converter de mogelijkheid om diepe asymmetrische spanningsdalingen te compenseren, zoals een volledige uitval van een van de fasen. De boost-converter kan worden aangevuld met batterijen om te beschermen tegen totale stroomuitval.

Een actief filter (fig. 7) is een omvormer die werkt als een gelijkrichter, met IGBT-thyristors in plaats van diodes.

Een actief filter kan de spanning continu in stand houden door de spanningsval. De stroomsterkte van het actieve filter bepaalt de maximale spanningsvalcorrectiewaarde.

Rijst. 7. Actief filter

In het geval van een spanningsval opent een transformatorloos spanningscompensatiecircuit (afb. 8) en wordt de belasting door de omvormer gevoerd.De DC-busvoeding van de omvormer wordt ondersteund door twee in serie geladen condensatoren.

Rijst. 8. Seriespanningsverliescompensatie zonder transformatoren

Voor een restspanning van 50% kan het nominale spanningsniveau worden opgegeven. In dit apparaat kunnen extra voedingen (condensatoren) de volledige onderbreking voor een beperkte tijd beperken. Het apparaat biedt de mogelijkheid om de spanning te herstellen, zelfs bij asymmetrische spanningsdalingen.